电机效率“双90”如何实现？马赫动力MHD混动技术详解车讯

核心提示：“BEV”将继续迎来新车型的集中投放。HEV将根据法规和节能需求，逐步替代传统的汽油车。PHEV可以弥补“BEV”的里程和充电的疼痛。

2021年，混合动力专用发动机的1.5T高效率版1台和HD120混合动力1台组合的MHD混合动力系统东风马赫动力发售，覆盖着对HEV和PHEV模型的搭载需求。

在2022年12月9日举行的第三届混合动力技术开发论坛2022上，东风汽车公司技术中心新能源动力传动系技术首席工程师陈亘长期电动化趋势明显。“BEV”和P/HEV车型稳步增长份额，一方面并行发展，另一方面传统型汽油车份额下降。

其中，“BEV”继续集中新车型投入，HEV将针对监管和节能需求，逐步替代传统汽油车。PHEV可以弥补“BEV”里程和充电的问题，考虑到政策补贴和技术创新，其价格将进一步逼近HEV。

东风汽车公司[陈 亘]新能源技术中心发动机总成技术总工程师

以下是演讲的总结。

我来自东风汽车公司技术中心陈亘，我的报告主要分为三个部分，第一，混合市场趋势分析，第二，基于混合技术路线分析，是与大家交流下马赫动力MHD混合系统的关键技术。

混合路线发展的四个逻辑

我们主要从以下几个维度对市场趋势进行分析。首先是政策法规。在国家双碳战略和双积分政策的指引和驱动下，整个汽车行业都在加快推进节能减排。这是一个很大的行业背景。

汽车节能的技术路线，根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，可以看到两大趋势：第一，汽车动力电动化趋势；二是多技术路线并行发展，长期共存的趋势。

根据《路线图2.0》的预测，2035年HEV和NEV的两极化被预想，不过，要解读那个，必须分析那个背后的逻辑。首先，从宏观的角度，即从全生命周期碳排放的角度，在以火电厂为中心的当前能源结构国家，基于这一能源结构，我们进行了一些研究调查。根据行业的一些研究报告，基于国家目前的能源结构，PHEV和HEV模式的全生命周期碳排放实际上等同于BEV。

当然，需要强调的是，我国能源结构仍在不断优化升级，逐步降低火电份额，因此长期来看，有望进一步降低BEV车型全生命周期的碳排放量。

第二种逻辑关注电动车背后的资源。这里关注2021年5月发表的IEA国际能源署报告书。这份报告详细指出了新能源汽车行业背后的资源。

首先，使用BEV矿物原料与传统汽油车相比，BEV使用的矿物燃料总量大致是传统汽油车的6倍。二是铜、锂、镍、钴等重要资源的需求与实际产能状况存在一定差距，重要资源的需求不断上升，这也导致供需之间的矛盾不断增大，这也是新能源行业发展背后的隐忧。第三，重要的矿产资源集中在几个国家，这关系到供应链的稳定性。第四，EV使用的矿产资源主产区，一般来说水应激较高。总之，BEV铜、锂、镍、钴、稀土等重要矿产资源的需求远远超过传统汽油车，并随着电动汽车市场的扩大，需求与供给之间的矛盾越来越大。

第三个逻辑是，对BEV的里程不安和充电不安在市场上蔓延。另一方面，开发方需要通过技术革新来消除这种不安，另一方面，为了消除这种不安的基础设施整备也是必要的。

第四个逻辑是政策的变化，近年来，BEV对PHEV的新能源补贴逐步倒退，新能源市场由政策驱动型向市场驱动型过渡。另一个变化点是，二重积分管理以产品端为中心向产业上下游延伸，促进了整个汽车产业链的协同减碳。

基于以上逻辑，我们预测，未来的新能源开发，一定会有一些渠道并行开发，混动在可预见的时间内，将是所有关键路径。

它展示了新能源开发的市场状况

接下来看了实际市场的情况，以合乘汽车的数据为基础进行了整理。近几年，BEV和PHEV的市场占有率稳步增长，另一方面，传统型汽油车的市场占有率逐渐下降。

按段来看，BEV和PHEV的增长很明显。近年来，随着新车的集中投放，“BEV”的市场占有率稳步增长，HEV将取代ICE，以满足法规和节能需求。

考虑到HEV和PHEV之间的硬件差异，HEV仍对PHEV具有成本方面的优势。PHEV未来将以两个类别为主。第一，较长的纯电续航里程模型，可以有纯电的驾驶感觉来弥补充电的短板，但没有行驶里程和充电的不安。

第二，行驶里程短、性价比高的车型，价格逼近HEV。

这样电动化的流动是明确的，不过，「BEV」，PHEV，HEV一起坚挺地伸长着份额，以前型汽油车的份额降低着。

混合动力原理分析与发展方向

再分享我们对技术路线的认识，先介绍下原理，通常说来，发动机高效区往往集中在中高速区间内，电机效率普遍较高，基本都在90%以上，电机油耗基本原理是整车运行工况中，低车速小负荷工况下用电机进行驱动。在高车速高负荷时，利用发动机的高效率区域进行驱动，提高了混合动力组件的燃油效率。

根据动力结合的不同实现形态，派生出复数的技术流派和路线。例如串联、并联、串联、分流等。

每个星座都有各自的优缺点。串联主要以电机位置P1+P3为主，其主要优点是电机与轮端解耦，电机能始终高效区运行，且结构相对简单，主要有EV驱动和串联驱动两种模式。缺点是串联首先发电，把电能再转化为机械能，因为有能量的二次转换，能量的传递效率比并联低。另外，因为只由马达驱动，所以需要功率和性能，马达系统的成本也会变高。

并联时，一般为单电机，电机位置为P2或P2.5。由于发动机和电机可以共享多级数，所以可以调整电机的转速和功率，降低电机系统的成本。缺点是，如果采用单马达的并联模式，城市的油耗会变好。

由于考虑到串并联的特点进行了结合，串并联是目前市场上的主流格局。

大部分串联并联的核心原理在于增加离合器，通过离合器断开可以实现串联和并联的复数模式。优点是可以在并联模式下实现发动机直驱。提高能量的传递效率。还是靠马达。

从以丰田为代表的动力分流路线来看，发动机的一部分动力用于发电，一部分用于直驱。部分功率直接来自发动机，可进一步优化电机性能。另外，也可以解耦发动机和车轮端，通过调整马达的速度，可以在高效率区域继续转动发动机。

但它的缺点也比较明显，是控制相对更复杂，相对并联不完全是驱动器，在高速工业工况下，电力分流系统的能量传递效率劣于串联并联。

总之，从1997年丰田Prius——全球首款量产混合动力车诞生至今，混合动力车的整体发展仍然非常迅速。主要有两大趋势。第一是各种结构并存。第二，中国自主品牌在混合动力领域持续发力。大多数主要厂商都在同一个DHT平台的基础上满足HEV和PHEV的需求。

东风马赫动力混合系统的关键技术

以上的市场趋势分析和混合路线的评论为基础，传达马赫力量在混合动力中的搭配。

首先，为了满足国家的双碳目标和用户的实际需求，我们将复习东风集团在2021年发布的自己的轿车用动力品牌“马赫动力”。

下面简单介绍一下马赫力量的产品序列。马赫功率包括发动机、变速器和混合组件。其中发动机产品覆盖1.0至2.0升以上机型，变速器产品包括6速和8速湿式双离合器变速器，混合动力组件推出马赫MHD混合动力组件。目前，我们正在开发新一代多级混合动力系统，并计划在不久的将来发布，以覆盖HEV和PHEV的需求。

马赫动力混合动力平台包括混合动力发动机平台和混合动力电驱动平台，混合动力发动机平台包括超高压喷射系统、抗诺克快速燃烧技术、排放热管理等多个批量生产的行业先进技术都有布局。我们还对一些尖端的黑色技术进行了布局，包括发动机洒水技术、超高压缩比、超高EGR率技术等。混合动力电驱动方面，采用主动润滑技术、高效制冷机技术批量生产，还储备了高压SiC技术、智能热管理、主动加热技术，将根据市场需求未来投入使用。

目前，第二代马赫2发动机MHD混合动力技术已经搭载在东风风神多款车型上，目前市场反响较好，在业内也获得了不少奖项。例如，中国的“新十佳发动机”、中国汽车盛典评委会特别奖等一系列行业奖项，也是业界对我们的认可。

下面介绍几个主要的关键技术。从控制系统来说，掌握了软件和标定的关键技术，实现了VECU和MTCV的控制集成。值得注意的是，基于AUTOSAR架构，实现ECU与VCU的集成，使整个控制更加快速、准确。

在模式管理方面，进行当前电量、扭矩分配等对油耗的贡献度分析，以最低油耗为目标，确定最佳模式切换边界；基于模式切换策略，结合虚拟标定技术优化能源管理策略。

在标定匹配方面，我们可以充分利用动态台架，推动混合车型的多项标定工作向前推进，包括燃料、换挡、起步、卸油，及早开展排放环节的多项工作，及早识别和优化风险，提高混合开发整体效率和质量。

不仅在软件方面，在硬件方面也掌握了核心技术。例如DHT智能冷却润滑技术，可以保证整个混合电驱动的可靠运行，采用循环冷却系统+按需控制电子泵，可以实现高效的冷却润滑，支持组件效率和法规案例综合效率的达到。

在高效油冷电机中，电机的冷却关系到电机效率和性能的实现，也直接影响电机的寿命。我们主要使用两种技术。一是定子喷淋技术，采用多点喷淋冷却确保定子表面温度均衡分布，直接冷却绕组有效降低铜线发热温度。另一种是转子轴心冷却技术，转子内部采用独特的设计，冷却液用离心力冷却硅外包装片，最终提高电机的功率和寿命。

得益于以上关键技术，我电机最高效率可达97.5%以上，同时90%以上的高效区占有率超过92%，达到了“双90”目标。

由于用户对NVH的要求越来越高，我们在电驱动的低噪音设计方面也做了很多工作，采用低噪音电机和低噪音齿轮的设计和制造技术，电磁方案的多目标优化，采用8级斜档；采用高速齿轮噪声控制技术，TE优于市场主流EV产品；采用电机齿轮共轴技术，减少连接间隙，提高齿轮轴刚性。由于设计和工艺的优化，我们的产品在多次噪音测试中都优于目前市场上主流的EV产品。

开发着能兼顾动力性，油耗，NVH的需求的下一代的多级混合电驱动。多级化大大提高了混合组件的输出，除了系列、并行之外，还实现了很多模型，覆盖了客户对多场景、全速域和全场景的需求。

以上是DHT的关键技术，我们在专业引擎DHE方面也做了很多工作。主要从以下3点开始介绍。

首先是终极的摩擦降低。我们对发动机活塞、曲轴、阀系等运动部件、附件、润滑系统等进行了非常深入的摩擦优化工作，最后的结果是，我们的摩擦工作位处于目前整个行业的数据带下限。

在热管理方面，通过积极的流量分配、暖风管路控制和油温调技术实现智能化热管理。

最后的核心点是燃烧系统的开发。这里以EGR技术的应用为例。GR废气再循环技术的难点在于气体如何能够非常均匀且迅速地到达各气缸内。我们做了很多工作来将其分配给整个EGR，但最终选择1-2-4的均等结构，可以最大限度地实现各气缸燃烧的均衡性和响应性。

最后简单总结一下，第一，对于政策、技术和市场趋势，BVE、PHEV认为多条线路并行发展，长期共存，但混动无疑是当前的重要路径。

第二，对于技术路线，串联、并联、直并联的多个混合配置各有优缺点，但有共性的倾向。也就是说，多级化的产品层出不穷，该领域各汽车企业正在稳步开发中。

第三，马赫功率MHD混合系统的关键技术可以从控制系统、模式管理、标定匹配、DHT/DHE的硬件设计优化方面做很多工作，为客户提供全场景、全速域的高效体验。

【以上内容来自东风汽车公司技术中心新能源能源总工程师陈亘于2022年12月9日在盖世汽车主办的2022第3届混合技术发展论坛上发表的《马赫动力MHD混合系统关键技术》主题演讲。）